有人在家嗎? 嘗試敲響外星人家門的SETI@home

  • 曾耀寰/中央研究院天文與天文物理研究所研究副技師,本刊理事長。

人類不斷在無垠的宇宙中尋找類似自己的生物體,雖然機會十分渺茫,卻始終澆不熄外星愛好者對於未知領域的熱情。

20多年前啟動的 SETI@home 計畫,讓普羅大眾也能與科學家並肩作戰,一同找尋外星文明。如今 SETI@home 即將結束,但外星迷們也不用擔心,近期各大研究機構都有推出類似的計畫。或許在找尋外星文明的過程中,人類也能反思自己在宇宙中的定位。

SETI@home是什麼?

今(2020)年 3 月初,美國柏克萊 SETI 研究中心(SETI Institute)發布訊息,該中心將於三月底停止對外提供觀測資料,SETI 是尋找地外文明(Search for Extra-Terrestrial Intelligence)的縮寫。

這項服務始於上個世紀 1999 年 5 月 17 日,至今已滿 21 年,這是讓一般民眾志願協助天文學家分析資料的計畫,只要用個人電腦就可以參與分析,這計畫稱做 SETI@home。

傳統客戶端(SETI@Home Classic)運行界面。圖/wikipedia

根據研究中心的統計,累計到 2008 年 SETI@home 已經超過 17 萬名自願貢獻者,超過 32 萬台電腦參與分析資料,現今平均計算能力高達 1.2 拍浮點運算(petaflops,〔註一〕)。相較於全世界超級電腦排名,大約是第 466 名,而全世界最快超級電腦的計算能力則是 148.6 petaflops。

20年前如何尋找外星人? 原來是利用螢幕保護程式!

為什麼有這麼多自願者加入計畫?因為大家想知道宇宙是否有外星人。天文學有三大吸引大眾目光的研究:系外行星黑洞宇宙學

去(2019)年 4 月事件視界望遠鏡計畫發布 M87 星系中心超大質量黑洞的照片轟動全世界;而去年的諾貝爾物理獎得獎的三位天文學家,研究方向就是系外行星和宇宙學。不諱言,找尋系外行星就是找尋外星人的前傳,要先找到可居住的家,才可能有生物,進而有機會發現高等文明。

SETI@home 上線的 1999 年是怎樣的年代?

大家現在熟悉的 iPhone,第一代是在 2007 年 6 月發售,開啟了智慧手機的時代,而 1999 年用的手機幾乎是諾基亞(Nokia)和摩托羅拉(Motorola)的天下,手機螢幕只佔整體的三分之一。

與這個計畫同年代的是這個宇宙無敵霹靂大隻的摩托羅拉(看著看著,連用詞都老了)圖/wikipedia

另外,當時個人電腦的主流 CPU 是英特爾(Intel)32位元的 PentiumIII 處理器,運算速度比現在慢了 10000 倍。電腦顯示器的厚度和寬度差不多,像一口大箱子,屬於陰極射線管顯示器(cathode-ray tube, CRT),螢幕玻璃的背面塗上紅綠藍三種顏色的螢光粉,顯示器利用高壓放電的方式,同時將三道電子束打向螢幕,產生多采多姿的影像。

當時主流的網路頻寬是 10 Mbps 乙太網路,大約只有現在的百分之一,家裡用的網路是透過電話撥接上網,這些都不是現在的讀者可以想像。

你們都在找我嗎?真不好意思(設計對白)。圖/tenor

雖是 1999 年啟動上線,SETI@home 的點子則來自 1994 年的一場討論,當時天文學家卡斯諾夫(Craig Kasnov)和電腦工程師傑岱(David Gedye)聊到如何激發大眾對科學的興趣,並且還能協助科學家分析資料,於是「大家一起幫天文學家找尋外星人」就成了最吸引人的點子。

傑岱將網際網路、分散式計算、地外電波訊號及螢幕保護程式結合在一起,民眾只要下載螢幕保護程式,在個人電腦空閒的時候,程式會在暗地裡下載電波訊號進行資料處理。

原本螢幕保護程式的功能是在電腦閒置時會自動執行的程式,藉以延長早期電腦 CRT 螢幕的壽命,現在除了保護螢幕,還可以找尋外星人,簡直是一舉數得,如果發現外星人,甚至可以名流千古。

追尋外星人其實是為了更了解自己

外星人的追風並不是現在才流行,美國亞利桑那州的羅威爾天文台(Lowell Observatory)是由波士頓富商羅威爾(Percival Lowell)在 1894 年建立。天文台建造以來成果豐碩,1930 年美國天文學家湯博(Clyde Tombaugh)就是在此處發現冥王星。

古今中外的人們都對底求以外的文明充滿好奇。圖/wikipedia

羅威爾最初建造此天文台的主要目的是找火星表面的文明遺跡,他深信火星表面看到的複雜條紋是火星人建造的運河。更早在 17 世紀,克卜勒也寫過一本有關月球旅行的科幻小說(Somnium);而嫦娥的故事應該算是中國有關月球的科幻小說。

人們一直思考地球以外的文明,人類是宇宙孤寂的生命嗎?處於 21 世紀的人們,難道只能思考或者聽從一些飛碟組織宣稱外星人降臨或早就來到地球的說法嗎?

西方宗教將亞當和夏娃認做人類的始祖,是上帝照自己的形象創造出來的,而西方人自認上帝子民,居住的地球處在宇宙中心,任何異於地心說的論述都是邪魔歪道。

在科學的證據下,人們開始以開放的眼光看宇宙。圖/piqsels

在科學家藉由一連串的觀測證據下,人類不斷地從各種中心地位走下台階,地球不再是太陽系中心,太陽也非銀河系中心,甚至在熱大霹靂學說中,宇宙沒有任何位置是宇宙的中心。除此之外,人類也不再只是上帝唯一的複刻本,各種型態的生命都可能存在宇宙某個角落,它們未必是以碳氫氧的有機體存在,也不一定需要陽光、氧氣和水,在科學的證據下,人們要以開放的眼光看宇宙。

人類文明難道是宇宙千億年孤寂嗎?人們應該將搜尋地外文明視為人類對自己在宇宙的定位,及對宇宙生命起源的瞭解。

人們要做的不是執迷外星人出現在地球上的虛幻遺跡,應該用科學仰望浩瀚無垠的宇宙,更仔細且精確地找尋天際間的蛛絲馬跡,類似 SETI@home 讓一般大眾參與找尋地外文明的科學研究,不僅協助天文學家分析真正的科學證據,更可以進一步開拓個人的宇宙觀。

SETI@home即將結束,誰來接續尋找外星人?

隨著 SETI@home 停止服務,尋找地外文明是否也跟著停擺?其實天文學家還繼續收集和分析資料。

SETI@home 讓一般大眾透過螢幕保護程式,每次下載電波望遠鏡 100 秒資料,再剔除來自人造衛星、電視、廣播電台和各種有意義的天體電波訊號(如脈衝星),從中找尋「雜訊」,天文學家再藉由這些雜訊進一步分析是否為來自地外文明。

雖然 SETI@home 停止服務,但收集資料的阿雷西波電波望遠鏡(Arecibo Observatory)仍繼續正常運作,科學家仍可持續分析數據。圖/wikipedia

雖然在今年 4 月以後,這項公眾參與科學的工作不再持續,原本收集資料的阿雷西波電波望遠鏡(Arecibo Observatory)仍繼續正常運作,而天文學家將更深入分析過往 20 多年的資料。以前分析 100 秒資料就像是拿著放大鏡挨著大象分析皮膚的皺褶,現在則是向後退個三五步,從更寬廣的角度觀看並瞭解這隻大象。

而公眾參與科學研究的活動是否就此停止嗎?有鑑於 SETI@home 是一項非常成功的創舉,各種類型的科學研究機構早已紛紛推出自家版本的公眾參與科學計畫,例如

  • 預測蛋白質三維折疊行為的 folding@home,
  • 比較宇宙理論模型和實際觀測資料的 cosmology@home,
  • 甚至有名為宇宙動物園(Zooniverse)的專門網站,提供將近 100 個網路公民計畫(Citizen Science),讓民眾直接上網站分析科學家提供的資料。

至於尋找地外文明的觀測計畫,除了原本阿雷西波電波望遠鏡,位在南非的 MeerKAT 陣列及中國貴州的天眼未來都有可能提供資料給 SETI 研究中心,其他相關研究仍不斷推陳出新。雖然科學界對於是否該主動搜尋地外文明的觀點分歧,但思考人們是否孤寂於宇宙,對人類自我定位和未來發展方向,肯定會有深刻的反思。

註解

  1. petaflops代表每秒有1015次的浮點運算,而浮點是電腦系統中常見表達小數點數值的方法,可用於估算電腦效能。


〈本文選自《科學月刊》2020年4月號〉

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